第四章 管件液壓成形製程分析
6.3 結果比較
6.3.2 文獻公式與模擬結果之比較
Pressure (MPa)
Radius (mm)
Chen FEM
圖 6.9 板厚 2mm 管件的模擬結果
○ 1 ○ 2 ○ 3
值得注意的現象如下:
1. 在第一階段也就是低壓的時候，可以發現圓角半徑幾乎保持一定 的量，變化不大，原因在於此時管件尚未完全塑性變形，彈性變形對 管件的影響佔一定的比例。
2. 在液壓越高的時候，管件的成形圓角半徑都會趨向一個定值。
3.模擬結果和公式計算結果相當接近，以圖 6.9 來看，在一、二階段 時，相同的成形條件下，兩者在液壓方面的誤差最大為 2MPa，然而 在高壓的時候，可以發現模擬結果和二維理論模型計算結果的誤差變 大，其誤差值大約在 5MPa 到 20MPa 之間，但仍具有一定的準確性，
至於這方面的誤差，在之後會有更詳細的探討，並提出修正方式。
4.當液壓增加至第二階段時，圓角半徑開始有了大的變化，而 ABAQUS 模擬結果和公式計算結果是幾乎相近的，誤差範圍約在 2MPa 之內，
然而值得注意的是，公式計算結果略小於模擬結果，因此在使用公式 預估液壓時會低估了管件的成形壓力，但這樣的誤差非常小，皆在 2MPa 以下，幾乎不影響公式估計液壓時的正確性，因此在第二階段 的範圍內二維理論模型可正確地預估液壓。
5. 反觀高壓的部分，也就是第三階段，此階段誤差明顯變大，最主 要的原因在於沒有考慮到板厚變化所帶來的誤差，從式（6.2）中可 以發現，圓角半徑
r
o與板厚t
兩者有很密切的關係，然而之前使用公式計算時假設板厚
t
在整個液壓成形過程中不變，而實際上在高壓 時，由於管件塑性變形激烈，圓角半徑變小，而在圓角處的板厚變薄，因此造成了公式計算結果的誤差。
6. 由於板厚變薄造成高壓時的誤差，故將在考慮板厚變化的情況 下，重新對公式再做一次驗證，其結果如圖 6.10，而圓角處板厚的 變化則顯示在圖 6.11，當液壓等於 80MPa 時，板厚減少至 1.652mm，
與原始管件板厚 2mm 相差 17.4%之多。以圖 6.10 來說，此時在高壓 部分(第三階段)的模擬結果拿來和公式計算結果作比較，可以發現兩 者的曲線幾乎是完全一樣的，誤差小於 3MPa，因此相當的準確，在 這範圍內公式計算結果的正確性相當高。但是此時第二階段的誤差與 板厚未修正前的誤差相比卻變大了，達到 3.8MPa，因此在這裡會更 低估了管件的成形壓力。
0
pressure (MPa)
ro (mm)
FEM
Chen(t considered）
圖 6.10 管件之驗證結果（考慮板厚變化）
pressure (MPa)
thickness (mm)
圖 6.11 管件在不同液壓下板厚之變化圖
○ 1 ○ 2 ○ 3
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
0 20 40 60 80 100 120
pressure (MPa)
corner r adius ( mm)
FEM UTS
(1)文獻 II
利用文獻 II 所得到之計算公式其模擬分析結果如圖 6.12 所示，
由圖可以發現，利用該公式來計算所需之液體壓力較為保守，因前後 半段皆會高估所需之液體壓力。
圖 6.12 文獻 II 公式與模擬結果比較圖
(1)文獻 III
pressure (MPa)
cor ner r adius ( mm)
FEM
Koc(hardening) Koc (perfect)
式並不需要考慮板厚變化，因為當考慮板厚變化，會過份低估了成形
pressure (MPa)
corner radius (mm)
FEM Chen UTS
Chen(t considered) Koc(hardening) Koc (perfect)